Робот-химик кристаллизует лучше людей

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №9)

pic_2017_09_17.jpg

Схема эксперимента, в котором условия кристаллизации подбирали человек, робот и (для контроля) случайность

Роботы не только аккуратны и добросовестны, они могут состязаться с людьми и в решении экспериментальных задач. По крайней мере, тех, что связаны с разработкой методов дизайна и кристаллизации гигантских самоорганизующихся молекул. В ближайшем (а возможно, и в отдаленном) будущем роботы не заменят живых химиков, однако они способны помочь людям действовать нестандартно и уменьшить значение систематической ошибки экспериментов («Angewandte Chemie, Int. Ed.», 2017, doi: 10.1002/anie.201705721).

Исследователи из группы Ли Кронина Университета Глазго разработали алгоритм, управляющий подачей растворителей и растворов исходных веществ в реактор, где проводились эксперименты по кристаллизации гигантских полиоксометаллатов. Затем началось соревнование между группой Кронина и роботом. Обоим участникам конкурса предоставили одинаковые исходные материалы, протоколы экспериментов по синтезу и кристаллизации продуктов, а также детальные описания предыдущих успешных и неуспешных попыток. Победителем считался тот, кто за известное время сможет подобрать больше условий и методик для синтеза новых самоорганизующихся полиоксометаллатов и получения их кристаллов.

Ли Кронин поясняет, что и образование новых кластеров, и их кристаллизация — труднопрогнозируемые процессы, которые протекают фактически случайным образом, поэтому возникла идея их роботизированного контроля. Но получилось прямо как в старом анекдоте: «наша», человеческая команда заняла второе место, а «их» финишировала предпоследней... Хотя человеческая интуиция позволила найти в «химическом пространстве» больше точек с условиями, способствующими образованию продуктов, химик-робот на основе алгоритмов смог изучить гораздо более обширное пространство, предсказывая, в каких его точках кристаллизация возможна, а в каких — нет. Более того, предсказания робота были точнее, чем у человека.

По словам исследователей, этот любопытный результат нельзя назвать неожиданным. В конце концов, роботу не свойственны предубеждения, сформированные на основе прошлого опыта. А бывалые химики, изучая химическое пространство, действуют последовательно, методично и даже не пытаются опробовать условия, с их точки зрения контринтуитивные. Между тем иногда именно такие условия оказываются более благоприятными. Скорее всего, машина и человек удачно дополнят друг друга в лаборатории. Человек обладает интуицией — точнее, навыком, суммой экспериментального опыта; в свою очередь, алгоритм, лишенный интуиции, позволит человеку избавиться от мыслительных шаблонов типа «иди туда, где в прошлый раз повезло».

В обозримом будущем исследователи из Глазго планируют отправить робота-химика на покорение других направлений химического пространства, не связанных с поиском точек образования кристаллических полиоксометаллатов, хотя и предполагают, что есть такие химические дебри, где химик-робот не сможет стать ни соперником, ни даже помощником человека.

Разные разности

01.10.2017 10:00:00
...согласно моделированию с учетом общепринятых сценариев выброса парниковых газов, в Южной Азии температура и влажность приблизятся к опасному для здоровья человека пределу, а в некоторых регионах превысят его уже к концу XXI века («Science Advances», 2017, 3, 8, e1603322, doi: 10.1126/sciadv.1603322)... >>
01.09.2017 10:23:00

...возможно, 39—59% площадей кофейных плантаций в Эфиопии из-за климатических изменений станут непригодными для выращивания кофе, однако охрана лесов и перемещение плантаций могут даже увеличить подходящие площади в четыре раза и более («Nature Plants», 2017, 3, 17081, doi: 10.1038/nplants.2017.81)...

>>
01.08.2017 23:27:00

...явление квантовой запутанности продемонстрировано для фотонных пар, разделенных расстоянием 1203 км на Земле, с ретрансляцией через спутник. Результаты показывают возможность будущей глобальной сети квантовой связи («Science», 2017, 356, 6343, 1140—1144, doi: 10.1126 / science.aan3211)...

>>
06.07.2017 10:00:00

...Казанский федеральный университет принял решение прекратить сотрудничество с итальянским хирургом-трансплантологом Паоло Маккиарини, ранее уличенным в этических нарушениях и фальсификации данных («Science», 2017, doi: 10.1126/science.aal1201)...

>>
31.05.2017 14:02:00

...космический аппарат «Кассини» в последний раз прошел мимо Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и направляется в область между планетой и ее кольцами, через которую пройдет 22 раза, а затем, в сентябре 2017 года, нырнет в атмосферу Сатурна («Nature», 2017, 544, 7649, 149—150, doi:10.1038/544149a)...

>>